激光拼焊在汽車(chē)制造工藝中應(yīng)用

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激光拼焊是采用激光能源，將若干不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進(jìn)行自動(dòng)拼合和焊接而形成一塊整體板材、型材、夾芯板等，以滿(mǎn)足零部件對(duì)材料性能的不同要求，用最輕的重量、最優(yōu)結(jié)構(gòu)和最佳性能實(shí)現(xiàn)裝備輕量化。汽車(chē)行業(yè)坯料的生產(chǎn)設(shè)計(jì)初期基本都是通過(guò)落料或是擺剪來(lái)實(shí)現(xiàn)坯料降本的。隨著激光拼焊的技術(shù)成熟及推廣，激光拼焊也逐步成為汽車(chē)行業(yè)降低坯料制造成本，提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化模具生產(chǎn)工藝的一項(xiàng)重要技術(shù)。

一、激光拼焊與傳統(tǒng)電阻焊對(duì)比的優(yōu)點(diǎn)

激光拼焊技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)制造中的主要優(yōu)點(diǎn)是，在激光焊接中，材料是對(duì)接而不是搭接，詳見(jiàn)圖1。激光焊接相對(duì)于傳統(tǒng)的電阻搭接焊，其焊縫優(yōu)點(diǎn)有：(1)焊縫區(qū)域體積小，例如，焊縫寬度不超過(guò)0.5～1mm。(2)不增加焊縫高度。(3)對(duì)沖壓成形性能影響較小。(4)在焊縫上附加鍍鋅后，可保持其陰極保護(hù)功能。(5)焊接過(guò)程中，熱影響區(qū)小。(6)焊縫強(qiáng)度高(激光拼焊焊接完成后，焊縫區(qū)域的強(qiáng)度指標(biāo)非常重要，需對(duì)焊縫區(qū)域進(jìn)行抽樣，我們通過(guò)破壞性抗拉強(qiáng)度測(cè)試即“杯突”測(cè)試，來(lái)檢驗(yàn)焊縫區(qū)的拉伸成形性能。一般來(lái)說(shuō)抗拉強(qiáng)度σ(焊縫)＞σ(母材))。激光拼焊板工藝與傳統(tǒng)電阻焊搭接工藝的產(chǎn)品相比有諸多優(yōu)勢(shì)：整車(chē)制造體現(xiàn)在降低制造及物流成本、減重、縮小裝配公差、降油耗和廢品率等，減少零件數(shù)量，簡(jiǎn)化了裝配工藝，同時(shí)提升車(chē)輛的抗碰撞能力，沖壓成形性好。此外，還可減少密封膠的使用，利于環(huán)保。

二、激光拼焊在汽車(chē)常用零部件制造上的應(yīng)用

舉例說(shuō)明，目前激光拼焊的生產(chǎn)零部件應(yīng)用最廣的是四門(mén)內(nèi)板(激光焊縫用紅色線框標(biāo)出)，具體如圖2所示。圖2(a)為某車(chē)型左右前門(mén)內(nèi)板，厚度不等且板料牌號(hào)不同，B170P1/DC06激光拼焊板，最厚板料為1.4mm，最薄板料為0.7mm。圖2(b)為某車(chē)型左右前門(mén)內(nèi)板，厚度不等且板料牌號(hào)不同，B170P1/DC06激光拼焊板，最厚板料為1.2mm，最薄板料為0.7mm。激光拼焊板的應(yīng)用，提高了整車(chē)四門(mén)匹配的精度，節(jié)約整車(chē)匹配調(diào)整時(shí)間、降低人工成本，并且減少了四門(mén)總成件的重量，減少焊接線壓合前需做的密封工作，提高焊接生產(chǎn)效率及總成交付質(zhì)量，有利于保護(hù)環(huán)境。此外，通過(guò)將不同厚板拼焊提高了門(mén)鉸鏈的剛性，同時(shí)增加了整體門(mén)總成強(qiáng)度。使某車(chē)型的匹配公差精度提高，整車(chē)外觀美觀提高很多，讓人有更好的視覺(jué)感受，也提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。給車(chē)企帶來(lái)降本、增效、工藝優(yōu)化等利益，也對(duì)環(huán)境保護(hù)做出了一定的貢獻(xiàn)。

三、激光拼焊的工藝現(xiàn)狀

目前激光拼焊在車(chē)企的工藝應(yīng)用主要體現(xiàn)在汽車(chē)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中，需要從需求不同強(qiáng)度，不同性能，用于不同位置降低制造成本、減輕車(chē)身重量、提高生產(chǎn)效率、保護(hù)環(huán)境等多方面著手。目前激光焊接正在逐步替代傳統(tǒng)的焊接工藝。激光拼焊給車(chē)企制造帶來(lái)了新的產(chǎn)品解決方案并給質(zhì)量提高及成本降低創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。但是其工藝需要與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、沖壓工藝和模具制造等相關(guān)技術(shù)緊密結(jié)合，才能有效地保障制造出滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)需求及性能要求的、工藝合理的、低成本的滿(mǎn)足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。同時(shí)激光拼焊也存在技術(shù)缺陷，例如：氣孔、斷弧、表面多余顆粒及焊縫不均勻、錯(cuò)邊、偏向一側(cè)板料、局部變窄、未焊透、燒穿等，質(zhì)量缺陷也困擾產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)。不過(guò)我們可以通過(guò)使用高精密檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，避免此類(lèi)質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。為了更好地將激光拼焊工藝在車(chē)身制造中推廣及應(yīng)用，某車(chē)企提出，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制件材料利用率低、車(chē)身制造困難、不同位置需求強(qiáng)度不同的制件要進(jìn)行獨(dú)立分析，有效合并相關(guān)聯(lián)制件，以最大程度減少制件的零件數(shù)量、焊接工序、裝配工序等。推進(jìn)汽車(chē)輕量化在汽車(chē)制造中的應(yīng)用，降低汽車(chē)重量，減少后期排放。舉例分析，圖3為某車(chē)企通過(guò)激光拼焊在某車(chē)型天窗安裝板上的應(yīng)用(激光焊縫用紅色線框標(biāo)出)。天窗安裝板前期開(kāi)發(fā)是通過(guò)落料-沖壓成形，現(xiàn)將落料改為激光拼焊，直接創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為每單件制造成本節(jié)約52元。

四、激光拼焊的未來(lái)發(fā)展

激光拼焊較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)車(chē)企有很大的誘惑，未來(lái)激光拼焊工藝將在汽車(chē)制造中有很大的發(fā)展空間，也會(huì)逐步應(yīng)用在車(chē)身焊接上以取代傳統(tǒng)的焊接工藝。高自動(dòng)化、高智能化的生產(chǎn)線正在推動(dòng)著車(chē)企替換原有的傳統(tǒng)焊接工藝，同時(shí)推動(dòng)汽車(chē)制造步入全自動(dòng)化的生產(chǎn)制造。激光拼焊不僅僅用于結(jié)構(gòu)件的焊接，還將隨著技術(shù)水平的提升及高精密檢測(cè)儀器的使用，逐步應(yīng)用于覆蓋件的制造。減少模具的開(kāi)發(fā)成本及降低車(chē)企開(kāi)發(fā)的投資成本，為車(chē)企創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

五、結(jié)束語(yǔ)

(1)激光拼焊技術(shù)在車(chē)企零部件制造中屬于關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)激光拼焊板也是非常成熟的產(chǎn)品。(2)激光拼焊也可以通過(guò)鋼帶的技術(shù)形式，以其高焊接速度及高裝卸效率帶來(lái)制造成本的降低，同時(shí)也可以為零部件減重。(3)國(guó)外鋼鐵公司及國(guó)內(nèi)一些鋼鐵公司已具有豐富的鋼材深加工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可根據(jù)不同車(chē)企用戶(hù)的需求生產(chǎn)出滿(mǎn)足汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造要求的產(chǎn)品。

作者:孫春玲 單位:天鶴汽車(chē)模具有限公司